JPH10190130A - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
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- JPH10190130A JPH10190130A JP35066096A JP35066096A JPH10190130A JP H10190130 A JPH10190130 A JP H10190130A JP 35066096 A JP35066096 A JP 35066096A JP 35066096 A JP35066096 A JP 35066096A JP H10190130 A JPH10190130 A JP H10190130A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装置
に関する。[0001] The present invention relates to a semiconductor laser device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光通信、光計測、光情報処理システム等
において用いられる半導体レーザ装置では、高出力のレ
ーザ発振できるものが要求される。また、波長変換、溶
接加工などの分野ではさらに超高出力のレーザ発振でき
るものが要求される。2. Description of the Related Art Semiconductor laser devices used in optical communication, optical measurement, optical information processing systems and the like are required to be capable of high-power laser oscillation. In fields such as wavelength conversion and welding, those capable of laser oscillation with even higher output are required.
【０００３】このような分野で用いられる半導体レーザ
装置用の半導体レーザ素子としては、ＧａＡｓなどの化
合物半導体をベースにしたものが一般的に用いられてい
るが、レーザ出力を増すために半導体レーザ素子に電流
を多く流す必要がある。[0003] As a semiconductor laser device for a semiconductor laser device used in such a field, a device based on a compound semiconductor such as GaAs is generally used. However, in order to increase the laser output, the semiconductor laser device is used. It is necessary to supply a large amount of current to
【０００４】ところが、素子に流す電流を増加すると、
発生する熱により素子の温度が上昇してしまう。発熱に
より素子の温度が変動すると、出力波長の変動などの不
都合が生じることから、従来より素子をヒートシンクに
マウントすることがなされている。However, when the current flowing through the element is increased,
The temperature of the element rises due to the generated heat. When the temperature of the element fluctuates due to heat generation, inconveniences such as fluctuation of the output wavelength occur. Therefore, the element has been conventionally mounted on a heat sink.
【０００５】例えば、半導体レーザ装置は図２に示すよ
うに半導体レーザ素子２１、ｎ側電極２２、ｐ側電極２
３、ハンダ層２４、バリア層２５、ヒートシンク２６等
から構成されており、ｐ側電極２３はハンダ層２４を介
してヒートシンク２６と接合している。For example, as shown in FIG. 2, a semiconductor laser device includes a semiconductor laser element 21, an n-side electrode 22, and a p-side electrode 2.
3, a solder layer 24, a barrier layer 25, a heat sink 26, and the like. The p-side electrode 23 is joined to the heat sink 26 via the solder layer 24.
【０００６】半導体レーザ素子２１としてはよく知られ
ているＧａＡｓ基板にＡｌＧａＳ層やＧａＡｓ層を積層
して製造したものが用いられ、ｎ側電極２２にはＡｕ−
Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極が、ｐ側電極２３にはＴｉ／Ｐｔ
／Ａｕ電極等が用いられる。ヒートシンク２６にはＣｕ
あるいはＣｕ／Ｗ材が用いられており、ヒートシンク２
６の半導体レーザ素子２１が接合される側の面には、バ
リア層２５としてＮｉ層が蒸着されている。As the semiconductor laser device 21, a device manufactured by laminating an AlGaAs layer or a GaAs layer on a well-known GaAs substrate is used.
Ge / Ni / Au electrode, and Ti / Pt on the p-side electrode 23.
/ Au electrode or the like is used. The heat sink 26 has Cu
Alternatively, a Cu / W material is used, and the heat sink 2
A Ni layer is deposited as a barrier layer 25 on the surface to which the semiconductor laser element 21 of No. 6 is bonded.
【０００７】これは、半導体レーザ素子２１をヒートシ
ンク２６にハンダ付けする際に、加熱されるが、このと
きヒートシンク２６内のＣｕ原子などが半導体レーザ素
子２１内に拡散するとレーザ出力の劣化を招くので、こ
のようなＣｕ原子の拡散を防ぐためにバリア層２５を設
けてあり、ヒートシンク２６のＣｕと直接反応しない金
属を用いる。This is heated when the semiconductor laser device 21 is soldered to the heat sink 26. At this time, if Cu atoms and the like in the heat sink 26 diffuse into the semiconductor laser device 21, the laser output is deteriorated. In order to prevent such diffusion of Cu atoms, a barrier layer 25 is provided, and a metal that does not directly react with Cu of the heat sink 26 is used.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体レーザ
素子をヒートシンク上にマウントする場合には注意を要
する。例えば、Ｃｕのバルクにバリア層２５として、Ｎ
ｉをメッキしたヒートシンク２６に、Ｉｎ等のハンダ材
を用いて半導体レーザ素子２１を直接マウントしようと
すると、Ｉｎの濡れがＮｉの上では悪いために、均一な
ダイボンディングができず、接着箇所で熱抵抗が上昇
し、素子の性能が悪化する。However, care must be taken when mounting a semiconductor laser device on a heat sink. For example, as a barrier layer 25 in the bulk of Cu, N
When the semiconductor laser element 21 is directly mounted on the heat sink 26 plated with i by using a solder material such as In, the wetness of In is bad on Ni, so that uniform die bonding cannot be performed, and The thermal resistance increases, and the performance of the element deteriorates.
【０００９】また、Ｓｉのバルクにオーミックコンタク
トをとるためにＴｉを蒸着したヒートシンクにＩｎなど
のハンダ材を用いて半導体レーザ素子を直接マウントし
ようとしても、上記と同様の問題が生じていた。Further, even if an attempt is made to directly mount a semiconductor laser device using a solder material such as In on a heat sink on which Ti is deposited in order to make ohmic contact with the bulk of Si, the same problem as described above has arisen.
【００１０】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたもので、半導体レーザ素子にハンダ層を介してヒ
ートシンクが均一にボンディングできるような半導体レ
ーザ装置を提供するものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and provides a semiconductor laser device capable of uniformly bonding a heat sink to a semiconductor laser element via a solder layer.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体レーザ装置は、ヒートシンク上に半
導体レーザ素子を接触させた半導体レーザ装置であっ
て、ヒートシンクと半導体レーザ素子との間には、ヒー
トシンクの金属が半導体レーザ素子へ拡散するのを防ぐ
バリア層と、その上に形成されたハンダ材との濡れを良
くするための金属層とが設けられたことを特徴としてい
る。In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to the present invention is a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element is brought into contact with a heat sink. Are provided with a barrier layer for preventing the metal of the heat sink from diffusing into the semiconductor laser element and a metal layer for improving the wettability with the solder material formed thereon.
【００１２】本発明の半導体レーザ装置は、バリア層の
上に、さらに、ハンダ材との濡れを良くするための金属
層を設けているので、半導体レーザ素子とヒートシンク
を均一にボンディングすることができる。In the semiconductor laser device of the present invention, the metal layer for improving the wettability with the solder material is further provided on the barrier layer, so that the semiconductor laser element and the heat sink can be uniformly bonded. .
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を、以下、図面
に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１４】図１は本発明による半導体レーザ装置の構
成図を示す。FIG. 1 shows a configuration diagram of a semiconductor laser device according to the present invention.
【００１５】１はＧａＡｓ基板にＡｌＧａＳ層やＧａＡ
ｓ層等を積層して製造した半導体レーザ素子、２はＡｕ
−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ等からなるｎ側電極、３はＴｉ／Ｐ
ｔまたはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等からなるｐ側電極、４はＩ
ｎ等のハンダ材よりなるハンダ層、５はＰｔ等のハンダ
材との濡れを良くするための金属層、６はＮｉ等からな
るバリア層、７は半導体レーザ素子等から発生する熱を
外部へ放熱させるためのヒートシンクである。Reference numeral 1 denotes an AlGaAs layer or a GaAs substrate on a GaAs substrate.
a semiconductor laser device manufactured by laminating an s layer and the like;
-N-side electrode made of Ge / Ni / Au, etc., 3 is Ti / P
t or a p-side electrode made of Ti / Pt / Au or the like;
a solder layer made of a solder material such as n, 5 a metal layer for improving the wettability with a solder material such as Pt, 6 a barrier layer made of Ni or the like, 7 a heat generated from a semiconductor laser device or the like to the outside. This is a heat sink for dissipating heat.
【００１６】ヒートシンク７にはＣｕあるいはＣｕ／Ｗ
のバルクが用いられ、このヒートシンク７のバルクには
バリア層６が蒸着されており、さらに、その上には金属
層５が蒸着されている。The heat sink 7 has Cu or Cu / W
The barrier layer 6 is deposited on the bulk of the heat sink 7, and the metal layer 5 is further deposited thereon.
【００１７】半導体レーザ素子１をヒートシンク７に接
合する場合には、まず、ハンダ材を蒸着またはメッキ等
の方法によりヒートシンク７の表面の金属層５上にハン
ダ層４として形成した後、ヒートシンク７を２００℃程
度に加熱することで、ハンダ層４を融解させた後、半導
体レーザ素子１をヒートシンク７に押し付けてそのまま
冷却する。When the semiconductor laser element 1 is joined to the heat sink 7, first, a solder material is formed as a solder layer 4 on the metal layer 5 on the surface of the heat sink 7 by a method such as vapor deposition or plating. After the solder layer 4 is melted by heating to about 200 ° C., the semiconductor laser device 1 is pressed against the heat sink 7 and cooled as it is.
【００１８】そして、ハンダ層４の融点以下まで冷却さ
れると、半導体レーザ素子１はヒートシンク７に接合さ
れる。When the semiconductor laser device 1 is cooled to a temperature lower than the melting point of the solder layer 4, the semiconductor laser device 1 is joined to the heat sink 7.
【００１９】このように、半導体レーザ素子１をヒート
シンク７にハンダ層４を介して接合するときには、半導
体レーザ素子１、ｐ側電極３、ヒートシンク７等が加熱
されるが、バリア層６があるためにヒートシンク７のバ
ルク材であるＣｕ原子がｐ側電極３や半導体レーザ素子
１内に拡散するのを防止し、半導体レーザ素子１の特性
を悪化させるのを防止することができる。As described above, when the semiconductor laser element 1 is joined to the heat sink 7 via the solder layer 4, the semiconductor laser element 1, the p-side electrode 3, the heat sink 7 and the like are heated. In addition, it is possible to prevent Cu atoms, which are a bulk material of the heat sink 7, from diffusing into the p-side electrode 3 and the semiconductor laser device 1, thereby preventing the characteristics of the semiconductor laser device 1 from deteriorating.
【００２０】また、バリア層６の上にはハンダ材との濡
れを良くするための金属層５が形成されているので、ハ
ンダ層４を介してｐ側電極３とヒートシンク７とを均一
にボンディングすることができる。Since the metal layer 5 for improving the wettability with the solder material is formed on the barrier layer 6, the p-side electrode 3 and the heat sink 7 are uniformly bonded via the solder layer 4. can do.
【００２１】この結果、半導体レーザ素子のＣＷ（連続
発振）駆動時の温度上昇が抑えられ、素子特性の悪化を
防ぐことができる。As a result, the temperature rise during CW (continuous oscillation) driving of the semiconductor laser device can be suppressed, and deterioration of device characteristics can be prevented.
【００２２】上記の実施例では、ヒートシンク７の上面
に金属層５が形成されているが、ヒートシンク７の他の
面に形成するようにしても良く、ヒートシンク７はステ
ム状に加工されていても良い。In the above-described embodiment, the metal layer 5 is formed on the upper surface of the heat sink 7. However, the metal layer 5 may be formed on another surface of the heat sink 7, and the heat sink 7 may be formed in a stem shape. good.
【００２３】また、ヒートシンク７の材料として、他に
Ｓｉを用い、バリア層６としてＴｉを用いるようにして
もよい。Alternatively, Si may be used as the material of the heat sink 7 and Ti may be used as the barrier layer 6.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バリア層の上にはハンダ材との濡れを良くするための金
属層を形成するようにしたので、半導体レーザ素子や電
極とヒートシンクとの接合を均一にすることができ、接
着部分の熱抵抗を抑えることができる。As described above, according to the present invention,
Since a metal layer is formed on the barrier layer to improve the wettability with the solder material, the bonding between the semiconductor laser element and the electrode and the heat sink can be made uniform, and the thermal resistance of the bonded portion can be reduced. Can be suppressed.
【００２５】したがって、連続発振時の温度上昇を抑制
することができ、半導体レーザ素子の特性の悪化を防
ぎ、長時間寿命を保持することができる。Therefore, it is possible to suppress a rise in temperature during continuous oscillation, prevent deterioration of characteristics of the semiconductor laser device, and maintain a long life.
【図１】本発明の半導体レーザ装置の構成を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor laser device of the present invention.
【図２】従来の半導体レーザ装置の構成を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional semiconductor laser device.
フロントページの続き (72)発明者 久光 守 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会 社島津製作所三条工場内 (72)発明者 小林 裕 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会 社島津製作所三条工場内Continuing on the front page (72) Inventor Mamoru Hisamitsu 1 Shiwazu Nishinokyo Kuwabaracho, Nakagyo-ku, Kyoto, Japan Inside the Shimadzu Sanjo Plant, Ltd.
Claims (1)
触させた半導体レーザ装置であって、ヒートシンクと半
導体レーザ素子との間には、ヒートシンクの金属が半導
体レーザ素子へ拡散するのを防ぐバリア層と、その上に
形成されたハンダ材との濡れを良くするための金属層と
が設けられたことを特徴とする半導体レーザ装置。1. A semiconductor laser device in which a semiconductor laser device is brought into contact with a heat sink, wherein a barrier layer is provided between the heat sink and the semiconductor laser device to prevent metal of the heat sink from diffusing into the semiconductor laser device. A semiconductor laser device provided with a metal layer for improving wettability with a solder material formed thereon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35066096A JPH10190130A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35066096A JPH10190130A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Semiconductor laser device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10190130A true JPH10190130A (en) | 1998-07-21 |
Family
ID=18412000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35066096A Pending JPH10190130A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Semiconductor laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10190130A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006287226A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor chip having layer sequence regulated for forming solder joints, and method for forming solder joint between support and the semiconductor chip |
| CN109361138A (en) * | 2018-11-16 | 2019-02-19 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | A kind of slab laser gain media packaging method |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP35066096A patent/JPH10190130A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006287226A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor chip having layer sequence regulated for forming solder joints, and method for forming solder joint between support and the semiconductor chip |
| CN109361138A (en) * | 2018-11-16 | 2019-02-19 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | A kind of slab laser gain media packaging method |
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